知識總結-Java深入分析 ThreadLocal 內存洩漏問題

ThreadLocal的實現是這樣的：每個Thread 維護一個 ThreadLocalMap 映射表，這個映射表的 key 是 ThreadLocal 實例本身，value 是真正需要存儲的 Object。

也就是說 ThreadLocal 本身並不存儲值，它只是作為一個 key 來讓線程從 ThreadLocalMap 獲取 value。值得注意的是圖中的虛線，表示ThreadLocalMap 是使用 ThreadLocal 的弱引用作為 Key 的，弱引用的對象在 GC 時會被回收。

ThreadLocal為什麼會內存洩漏

ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作為key，如果一個ThreadLocal沒有外部強引用來引用它，那麼系統 GC 的時候，這個ThreadLocal勢必會被回收，這樣一來，ThreadLocalMap中就會出現key為null的Entry，就沒有辦法訪問這些key為null的Entry的value，如果當前線程再遲遲不結束的話，這些key為null的Entry的value就會一直存在一條強引用鏈：Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value永遠無法回收，造成內存洩漏。

其實，ThreadLocalMap的設計中已經考慮到這種情況，也加上了一些防護措施：在ThreadLocal的get(),set(),remove()的時候都會清除線程ThreadLocalMap裡所有key為null的value。

但是這些被動的預防措施並不能保證不會內存洩漏：

• 使用線程池的時候，這個線程執行任務結束，ThreadLocal對象被回收了，線程放回線程池中不銷燬，這個線程一直不被使用，導致內存洩漏。
• 分配使用了ThreadLocal又不再調用get(),set(),remove()方法，那麼這個期間就會發生內存洩漏。

為什麼使用弱引用

從表面上看內存洩漏的根源在於使用了弱引用。網上的文章大多著重分析為什麼會內存洩漏，但是另一個問題也同樣值得思考：為什麼使用弱引用？為什麼不用強引用？

我們先來看看官方文檔的說法：

To help deal with very large and long-lived usages, the hash table entries use WeakReferences for keys.

為了應對非常大和長時間的用途，哈希表使用弱引用的 key。

下面我們分兩種情況討論：

• key 使用強引用：引用的ThreadLocal的對象被回收了，但是ThreadLocalMap還持有ThreadLocal的強引用，如果沒有手動刪除，ThreadLocal不會被回收，導致Entry內存洩漏。
• key 使用弱引用：引用的ThreadLocal的對象被回收了，由於ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用，即使沒有手動刪除，ThreadLocal也會被回收。value在下一次ThreadLocalMap調用set,get的時候會被清除。

比較兩種情況，我們可以發現：由於ThreadLocalMap的生命週期跟Thread一樣長，如果都沒有手動刪除對應key，都會導致內存洩漏，但是使用弱引用可以多一層保障：弱引用ThreadLocal不會內存洩漏，對應的value在下一次ThreadLocalMap調用set,get,remove的時候會被清除。

因此，ThreadLocal內存洩漏的根源是：由於ThreadLocalMap的生命週期跟Thread一樣長，如果沒有手動刪除對應key就會導致內存洩漏，而不是因為弱引用。

ThreadLocal 最佳實踐

綜合上面的分析，我們可以理解ThreadLocal內存洩漏的前因後果，那麼怎麼避免內存洩漏呢？

• 每次使用完ThreadLocal，都調用它的remove()方法，清除數據。

在使用線程池的情況下，沒有及時清理ThreadLocal，不僅是內存洩漏的問題，更嚴重的是可能導致業務邏輯出現問題。所以，使用ThreadLocal就跟加鎖完要解鎖一樣，用完就清理。

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關鍵字: Java 內存 設計

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